Введение к работе
Актуальность работы: В последнее десятилетие в развитии рвзличных__о0ластэй_кос!Н1Чбской радиотехники (локации, навигацин и
др.) йойно отметить тенденцию, заключающуюся з существенной
повышении требований к точностным характеристикам радиосистем, работающих в СВЧ-диапэзоне. Тек, например, на локвционннх трассах протяженность» в несколько тысяч километров требуется осуществлять намерения группового запаздывания трансионосферних сигналов с погрешностью менее І03 см. В широкополосной связи планируются к использованию сигнали с отпосательной частотной нестабильностью менее I0"1S. При таких требованиях к точностным характеристикам радиотехнических систем становится существенным учет воздействия среди на параметры СВЧ-сигналов. Такое воздействие представляет практический интерес на этапах проектирования, планирования условий работы и непосредственной эксплуатации космических радиотехнических систем. В ситуацяи проектирования и планирования условий работы важно знать возможные величины а интервалы изменений воздействия ионосферы в различной гелиогеофизической обстановке. На атапе эксплуатации радиотехнических систем ваяно знвть возможные вариации этих воздействий в ближайшем будущем. Все это делает необходимым поиск нового решения известной задачи об ионосферной радиопрогнозировании, а именно - прогнозирование воздействия ионосферы яв распространение трансионосферних СВЧ-сигналов. То есть необходимо разработвть алгоритмические схемы долгосрочного в краткосрочного прогнозирования воздействия ионосферы на параметры трансионосферных СВЧ-сигналов с построением статистических моделей погрешностей прогнозов. Этим и определяется актуальность темы диссертации. Прогноз должен учитывать детерминированную изменчивость ионосферы.
Разработка прогнозних правил такого вида может быть осуществлена различными способами. При больших потоквх информации естественно отдаветь предпочтение более простым схемам."" Поэтому повое решение актуальной задачи содержит примеры подобных алгоритмических схем в терминах элементарных функций и правил.
Целью роботы является: - обоснование применимости метода геометрической оптики для описания процесса ионосферного распространения СВЧ-радиосигнвлов при заданном уровне точности;
построение схем прогноза характеристик среднеширотных трансионосферных радиосигналов сверхвысокой частоты, включая статистическое моделирование погрешностей прогнозов.
Работа посвящена исследованию экспериментальных данных об ионосфере, исследовании пределов применимости известных-методов описания процесса распространения радиоволн в неоднородной среде, установлению связи мегду характеристиками . трансионосферных СВЧ-сигналов в различных пространственно-временных объемах, как основе прогнозирования.
Научная новизна. Наиболее важными, определяющими научную
новизну диссертации являются следующие результаты: '
1. Впервые в точном дифракционном решении задачи о
прохождения волной слоя Эпштейпа, моделирующего ионосферу,
выделены слагаемые, соответствующие приближению геометрической
оптики и дифракционным поправкам, что позволило определить
необходимое число слагаемых для достижения заданного, уровня
точности оценки воздействия среды не трансионосферные СВЧ-сигналы.
Показано, что в рамках заданной точности можно пренебречь влиянием
неоднородвостей ионосферы и магнитного поля на погрешность
измерений ряда параметров СВЧ-сигвала.
2. Получена новая математическая модель профиля электронной
концентрации средиеширотной ионосферы, реализованная з терминах
элементарных (регулярних и нерегулярная) функций, применительно к
задачам описания полного ?лектропяого содеряания в интервале высот
ІОО+ІООО км.
3. Разработаны не вне е.-ігорнтмичские""схемн- долгосрочного__а краткосрочного прогнозирования полного содержания электронов (ПЭС).
І. Построены статистически модели погрвипости
прогнозирования полного содержания электронов, допускающие калибровку сглаяенными параметрами эмпирических множеств как в торминих инвариантов, тая п в тернинах хвантллэй.
Защищаемые полокения:
-
Обоснование пределов применимости метода .геометрической оптики при современном уровне требований к оценкам влияния среды не параметры СВЧ-радиосигналов.
-
Алгоритмические схема долгосрочного и краткосрочного прогнозирования ПЭС и параметров трапсиопосферннх СВЧ-сигнвлов.
3. Статистические модели погрешностей долгосрочного и
краткосрочного прогнозирования ПЭС.
Практическая значимость работы. Значение работы заключается в том, что в пей осуществляется построение новых алгоритмических правил прогнозирования воздействия ионосферы на параметры трансионосферных СВЧ-сигпалов, аффективных при больших потоках информации. Данная работа является этапом создания' нового поколения алгоритмов прогнозирования условий ионосферного распространения СВЧ-радиоволн, характериэуввегося широким использованием элементарных функций в алгоритмических правилах я разработкой четырехпараметрических статистических моделей погрешности прогнозирования. Ряд результатов .работы (учет влияния неоднородностей, новые методы синтеза функций плотности
вероятности случайных процессов) выходят за райки темы и могут
бить использованы в других радиофизических и геофизических
областях. /
Прикладное .значение работы определяется возмовностьо непосредственного внедрения разработанных алгоритмических схем прогноза, а'такае развития на их основе тех пли иных схем, учитывающих специфику условий работы различных потробителей ионосферного прогнозирования.
Личный вклад автора включает в себя участие в постановке задачи, обоснование применимости метода геометрической оптики, разработку правил долгосрочного it краткосрочного прогноза ПЭС в статистических моделей ошибок прогнозирования, участие і обсуядении полученных результатов.
Апробация работа. Основные результаты диссертаци! докладывались на IX конференции молодых ученых ИНГ (Москва, октябрь 1988г.), IX Всесоюзном семинаре по моделированию ионосферь (Звенигород, ноябрь 1988г.), 10-и заседании секции по ионосфере і распространенно радиоволн Ученого совета ИЗМИРАНа (ИЗМИРАН, ноябрі 1988г.), VI Всесоюзном семинаре по ионосферному прогнозирована] (Мурманск, сентябрь 1989г.), X Всесоюзном симпозиуме "Ионосфере і взаимодействие декаметрових радиоволн с ионосферной плазиой' (Звенигород, ноябрь 1989г.), X конференции молодых ученых ЙШ (Москва, май 1990г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит и: введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы В ней содержится 86 страниц печатного тексте, 9 таблиц и Ц рисунков. Библиография включает 85 наименований.